EP0483318B1 - Selbstsichernde, gewindefurchende schraube - Google Patents
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- F16B33/06—Surface treatment of parts furnished with screw-thread, e.g. for preventing seizure or fretting
Definitions
- the invention relates to a self-tapping screw for screwing into prefabricated, i.e. e.g. Pre-drilled, pre-cast or pre-punched holes in a workpiece.
- the object of the invention is therefore to create a thread-forming screw with which the security against loosening can be improved and a tight screw connection can be achieved.
- the thread-forming screw has a non-circular, e.g. has a trilobular, polygonal or cross-section-like cross section and is provided with an adhesive coating covering at least part of the thread surface.
- an adhesive coating applied to the thread surface can also be used with thread-forming screws and has an optimal effect if this thread-forming screw has a non-circular cross-section.
- the thread in the holes is produced by the screw itself and the thread flanks of the screw and the internal thread therefore lie snugly against one another, the adhesive coating pulls a microfine film between the screw and the wall of the hole, so that effective unscrewing security and a tight connection can be ensured.
- Thread-rolling screws according to DIN 7500 have not been used for tight connections so far, and on the other hand screws with adhesive coating according to DIN 267, part 27, have only been used where there were holes with a prefabricated internal thread or corresponding nuts.
- a prejudice of the professional world had to be overcome in order to even discuss the possibility of providing adhesive coatings on self-tapping screws.
- the adhesive coating can even behave like a lubricant in order to improve thread production and reduce the screwing torque.
- care is taken to ensure that an adhesive film is produced on the entire thread surface at least over a portion of the length of the thread section, which significantly increases the security against loosening for such thread-forming screws and also ensures an optimal sealing of the screw connection.
- the measures according to the invention are a self-tapping screw with a non-circular, e.g. Provide trilobular, polygonal or cross-section designed in the manner of a constant thickness, the adhesive is practically accumulated again and again in the area with a lower thread height and continuously drawn in the form of a thin film over the entire thread circumference.
- the adhesive coating is applied to the thread area in a strip-like manner parallel to the axis.
- the adhesive coating is applied in several, strip-like, axially parallel sections which follow one another at a distance.
- the adhesive coating is applied to the threaded area in the form of a ring-shaped individual section or in the form of a plurality of ring sections which follow one another in the axial direction at a distance.
- the adhesive coating in the strip-shaped arrangement is not provided circumferentially closed on a threaded section in the alignment parallel to the axis, by The special design of the self-tapping screws ensures that a thin film of adhesive is drawn along in the hole in the workpiece during the production of the internal thread and distributed around the circumference.
- the adhesive coating consist of a microencapsulated adhesive.
- the thread areas pre-coated with microencapsulated liquid adhesive meet the highest requirements for maintaining the pretensioning force even under dynamic stresses transverse to the screw axis.
- Microencapsulation is a physico-chemical process that includes hardening liquid plastic in small capsules. When screwing in and thus grooving the thread in the workpiece, the microcapsules burst open, releasing the liquid plastic and creating an excellent adhesive bond through reaction with the second component, a hardener. It is guaranteed that it will not loosen.
- the thread-forming screw designed in accordance with the invention is well secured against automatic loosening after only a few hours and seals perfectly against many media.
- liquid adhesives can also be applied immediately before the screw is screwed in, but it is precisely with the adhesive coating in the form of microencapsulated adhesive that optimal finishing of the screws with a long shelf life before screwing in is ensured.
- the thread-forming screw 1 consists of a shaft 3 formed with a threaded section 2 and a screw head 4.
- a hexagon head has been shown here.
- the measures according to the invention are not only suitable for screws with a hexagon head, but for all screws with a thread-forming shaft section, whereby stud screws, i.e. screws without a head, or screws with a wide variety of heads or flanges can also be provided depending on the intended use.
- the thread-forming screw 1 is provided with an adhesive coating 5 covering at least part of the thread surface.
- This adhesive coating is advantageously formed from a microencapsulated adhesive which can already be applied at the screw production site.
- Thread rolling screws usually have a non-circular cross-section, e.g. a trilobular, polygonal or similar thick section.
- thread-forming screws of this type are also known which have slots or notches running along their length, that is to say approximately axially parallel, and are therefore also to be referred to as thread-forming screws.
- the adhesive coating 5 can be applied to the thread area of the thread-forming screw 1 in various ways. It is thus possible to apply the adhesive coating in a stripe-like, axially parallel manner to the thread region, or else to apply a plurality of stripe-like, axially parallel sections that follow one another at a distance. However, it is also possible to apply the adhesive coating to the threaded area in the form of a ring-shaped individual section or in the form of a plurality of ring sections which follow one another in the axial direction at a distance. Of course, the adhesive coating can also be applied over the entire threaded area of the shaft 3 of the thread-forming screw 1. However, there may be too much adhesive material between the internal threads There is practically no play in the workpiece 6 and the thread of the screw and only a microfine film can be drawn in and thus applied in a circumferentially closed manner.
- the present invention has therefore created the possibility and the effects which result from an adhesive coating of a thread-forming screw have also been recognized.
- the possibility has been created of anchoring thread-forming screws in a manner that prevents them from unscrewing, and also of optimally sealing this screw connection.
- the self-tapping screw is screwed into prefabricated holes 7.
- the holes can e.g. be pre-drilled, pre-cast or pre-punched.
- the measures according to the invention can also be used in the case of an inverted construction, i.e. if the thread-forming screw has an at least approximately cylindrical shape and the holes 7 in the workpiece 6 have a non-circular, e.g. have a trilobular, polygonal or cross-sectional shape.
- the measures according to the invention are equally suitable for screwing in the self-tapping screws in metal or in plastic. It is also conceivable that simply screwing the threaded end of a helical metal part into an opening in a plastic injection molded part in cooperation with the adhesive with which the threaded end of the metal part is coated, such a good connection between the metal part and the plastic part. Injection molded part is achieved that the component can absorb the torques, bending loads as well as tensile and compressive forces required for special applications.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine gewindefurchende Schraube zum Eindrehen in vorgefertigte, also z.B. vorgebohrte, vorgegossene oder vorgestanzte Löcher in einem Werkstück.
- Beim Einsatz gewindefurchender Schrauben ging man bisher davon aus, daß durch die Gewindeform an der Schraube und das von der Schraube selbst in den Löchern des Werkstückes gebildete Innengewinde eine derart enge Passung vorgegeben sei, daß weitere Maßnahmen zur Sicherung gegen ein Losdrehen nicht erforderlich wären. Außerdem war die Fachwelt der Ansicht, daß eine Abdichtung solcher Schraubverbindungen infolge der praktisch auf Null reduzierten Toleranzen zwischen Schraubengewinde und Innengewinde im Werkstück entweder nicht erforderlich oder aber nicht realisierbar sei. Dies geht auch aus den Darstellungen und Erläuterungen zur US-A-4 657 460 hervor.
- Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, eine gewindefurchende Schraube zu schaffen, mit der die Losdrehsicherheit verbessert werden kann und eine dichte Schraubverbindung erzielbar ist.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die gewindefurchende Schraube einen unrunden, z.B. trilobularen, mehreckigen oder nach Art eines Gleichdicks ausgeführten Querschnitt aufweist und mit einer zumindest einen Teil der Gewindeoberfläche bedeckenden Klebstoffbeschichtung versehen ist.
- Es hat sich bei Versuchen gezeigt, daß entgegen der allgemeinen Ansicht der Fachwelt eine auf die Gewindeoberfläche aufgebrachte Klebstoffbeschichtung auch bei gewindefurchenden Schrauben einsetzbar ist und eine optimale Wirkung mit sich bringt, wenn eben diese gewindefurchende Schraube einen unrunden Querschnitt aufweist. Obwohl das Gewinde in den Löchern durch die Schraube selbst hergestellt wird und die Gewindeflanken von Schraube und Innengewinde demnach satt aneinander anliegen, wird durch die Klebstoffbeschichtung ein mikrofeiner Film zwischen Schraube und Bohrungswandung eingezogen, so daß eine effektive Losdrehsicherheit und eine dichte Verbindung gewährleistet werden kann.
- Obwohl es bei Schrauben zum Eindrehen in Kunststoffbauteile bekannt ist [Research Disclosure, No. 301, May 1989, Zusammenfassung No. 30 11 17, (New York, US)] ein Klebemittel aufzubringen, ging es auch dort um das Problem des Abstreifens des Klebstoffes beim Eindrehen. Auch bei dünnem Klebstoffauftrag kann bei zylindrischem Gewindeschaft das Abstreifen nicht verhindert werden.
- Gewindefurchende Schrauben nach DIN 7500 wurden bisher nicht für dichte Verbindungen eingesetzt, und andererseits wurden Schrauben mit klebender Beschichtung nach DIN 267, Teil 27, nur dort eingesetzt, wo Löcher mit vorgefertigtem Innengewinde bzw. entsprechende Muttern vorgesehen waren. Auf dem Befestigungssektor mußte also ein Vorurteil der Fachwelt überwunden werden, um überhaupt die Möglichkeit zu erörtern, auf gewindefurchenden Schrauben klebende Beschichtungen vorzusehen.
- Beim Eindrehen einer gewindefurchenden Schraube kann sich die Klebstoffbeschichtung in gewissen Fällen sogar einem Schmiermittel entsprechend verhalten, um dadurch die Gewindeherstellung zu verbessern und das Einschraubdrehmoment zu verringern. Es ist auf jeden Fall dafür gesorgt, daß auf der gesamten Gewindeoberfläche zumindest über einen Teilbereich der Länge des Gewindeabschnittes ein Klebstoffilm erzeugt wird, der die Losdrehsicherheit für solche gewindefurchenden Schrauben wesentlich erhöht und außerdem eine optimale Abdichtung der Schraubverbindung gewährleistet.
- Da die erfindungsgemäßen Maßnahmen eben eine gewindefurchende Schraube mit einem unrunden, z.B. trilobularen, mehreckigen oder nach Art eines Gleichdicks ausgeführten Querschnitt vorsehen, wird der Klebstoff praktisch immer wieder in dem mit geringerer Gewindehöhe ausgeführten Bereich angesammelt und ständig in Form eines dünnen Filmes auf den ganzen Gewindeumfang weitergezogen.
- Je nach Einsatzzweck einer solchen gewindefurchenden Schraube und je nach dem Material, in welches diese Schraube eingedreht werden soll, bestehen verschiedene Möglichkeiten zum Auftragen der Klebstoffbeschichtung. So ist es denkbar, daß die Klebstoffbeschichtung streifenförmig achsparallel auf den Gewindebereich aufgebracht ist. Es kann aber auch vorgesehen werden, daß die Klebstoffbeschichtung in mehreren, mit Abstand aufeinander folgenden, streifenförmigen, achsparallel verlaufenden Abschnitten aufgetragen ist.
- Eine weitere Variante ist darin gelegen, daß die Klebstoffbeschichtung in Form eines ringförmigen Einzelabschnittes oder in Form mehrerer, in axialer Richtung mit Abstand aufeinander folgender Ringabschnitte auf den Gewindebereich aufgebracht ist. Obwohl die Klebstoffbeschichtung in der streifenförmigen Anordnung in achsparalleler Ausrichtung nicht umfangsgeschlossen auf einem Gewindeabschnitt vorgesehen ist, wird durch die besondere Ausbildung der gewindefurchenden Schrauben gewährleistet, dass bei der Herstellung des Innengewindes im Loch des Werkstückes ein dünner Film von Klebstoff mitgezogen und umfangsgeschlossen verteilt wird.
- Weiters wird vorgeschlagen, dass die Klebstoffbeschichtung aus einem mikroverkapselten Klebstoff besteht. Zur Sicherung und Dichtung von Schraubverbindungen zwischen einer gewindefurchenden Schraube und dem in ein Loch eines Werkstückes eingefurchten Gewinde erfüllen die mit mikroverkapseltem Flüssigkleber vorbeschichteten Gewindebereiche höchste Anforderungen zur Erhaltung der Vorspannkraft auch unter dynamischer Beanspruchung quer zur Schraubenachse. Die Mikroverkapselung ist ein physikalisch-chemisches Verfahren, welches aushärtenden Flüssigkunststoff in kleinen Kapseln einschliesst. Beim Einschrauben und somit beim Einfurchen des Gewindes im Werkstück platzen die Mikrokapseln auf, wodurch der Flüssigkunststoff freigesetzt wird und durch Reaktion mit der zweiten Komponente, einem Härter, eine ausgezeichnete Klebverbindung entsteht. Es wird somit die Losdrehsicherheit garantiert. Die erfindungsgemäss ausgebildete, gewindefurchende Schraube ist bereits nach wenigen Stunden gegen selbsttätiges Lösen gut gesichert und dichtet gegen viele Medien einwandfrei ab.
- Es ist im Rahmen der Erfindung durchaus möglich, andere Klebstoffbeschichtungen vorzusehen, insbesondere können auch flüssige Klebstoffe unmittelbar vor dem Eindrehen der Schraube aufgebracht werden, doch ist gerade mit der Klebstoffbeschichtung in Form mikroverkapselten Klebstoffes eine optimale Fertigbearbeitung der Schrauben mit langer Lagerfähigkeit vor dem Eindrehen gewährleistet.
- Weitere erfindungsgemässe Merkmale und besondere Vorteile werden in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine gewindefurchende Schraube, welche bereits zum Teil in ein Loch eines Werkstückes eingedreht ist;
- Fig. 2
- vergrössert dargestellt einen Teilabschnitt des Gewindebereiches der gewindefurchenden Schraube.
- Die gewindefurchende Schraube 1 besteht aus einem mit einem Gewindeabschnitt 2 ausgebildeten Schaft 3 und einem Schraubenkopf 4. Es wurde hier ein Sechskantkopf dargestellt. Die erfindungsgemässen Massnahmen eignen sich aber nicht nur für Schrauben mit Sechskantkopf, sondern für alle Schrauben mit gewindefurchendem Schaftabschnitt, wobei auch Stiftschrauben, also Schrauben ohne Kopf, oder aber Schrauben mit verschiedensten Köpfen oder Flanschen je nach Einsatzzweck vorgesehen werden können.
- Die gewindefurchende Schraube 1 ist mit einer zumindest einen Teil der Gewindeoberfläche bedeckenden Klebstoffbeschichtung 5 versehen. Vorteilhaft ist diese Klebstoffbeschichtung aus einem mikroverkapselten Klebstoff gebildet, welcher bereits an der Fertigungsstätte der Schraube aufgebracht werden kann.
- Gewindefurchende Schrauben weisen in der Regel einen unrunden Querschnitt, z.B. einen trilobularen, mehreckigen oder nach Art eines Gleichdicks ausgeführten Querschnitt, auf. Es sind aber auch gewindefurchende Schrauben dieser Art bekannt, welche über deren Länge, also annähernd achsparallel verlaufende Schlitze oder Einkerbungen aufweisen und somit ebenfalls als gewindefurchende Schrauben zu bezeichnen sind.
- Die Klebstoftbeschichtung 5 kann auf verschiedene Art und Weise auf den Gewindebereich der gewindefurchenden Schraube 1 aufgebracht werden. So ist es möglich, die Klebstoffbeschichtung streifenförmig achsparallel auf den Gewindebereich aufzubringen oder aber es können mehrere, mit Abstand aufeinander folgende, streifenförmige und achsparallel verlaufende Abschnitte aufgetragen werden. Es ist aber auch möglich, die Klebstoffbeschichtung in Form eines ringförmigen Einzelabschnittes oder in Form mehrerer, in axialer Richtung mit Abstand aufeinander folgender Ringabschnitte auf den Gewindebereich aufzubringen. Natürlich kann die Klebstoffbeschichtung auch über den ganzen Gewindebereich des Schaftes 3 der gewindefurchenden Schraube 1 aufgetragen werden. Es kann dann aber vorkommen, dass zuviel Klebstoffmaterial vorhanden ist, da zwischen dem Innengewinde im Werkstück 6 und dem Gewinde der Schraube praktisch kein Spiel vorhanden ist und nur ein mikrofeiner Film miteingezogen und somit umfangsgeschlossen aufgetragen werden kann.
- Durch die vorliegende Erfindung ist also die Möglichkeit geschaffen worden und es sind auch die Wirkungen erkannt worden, die sich bei einer Klebstoffbeschichtung einer gewindefurchenden Schraube ergeben. Es ist daher erstmals die Möglichkeit geschaffen worden, gewindefurchende Schrauben entsprechend losdrehsicher zu verankern und ferner diese Schraubverbindung optimal abzudichten.
- Die gewindefurchende Schraube wird in vorgefertigte Löcher 7 eingedreht. Die Löcher können also z.B. vorgebohrt, vorgegossen oder vorgestanzt sein.
- Die erfindungsgemässen Massnahmen sind auch bei umgekehrter Konstruktion einsetzbar, also wenn die gewindefurchende Schraube eine zumindest annähernde Zylinderform aufweist und die Löcher 7 im Werkstück 6 eine unrunde, z.B. eine trilobulare, mehreckige oder nach Art eines Gleichdicks ausgeführte Querschnittsform haben.
- Die erfindungsgemässen Massnahmen eignen sich gleichermassen beim Eindrehen der gewindefurchenden Schrauben in Metall oder in Kunststoff. So ist es auch denkbar, dass allein durch das Eindrehen des Gewindeendes eines schraubenförmigen Metallteils in eine Oeffnung in einem Kunststoff-Spritzteil im Zusammenwirken mit dem Klebstoff, mit dem das Gewindeende des Metallteils beschichtet ist, eine derart gute Verbindung zwischen dem Metallteil und dem Kunststoff-Spritzteil erzielt wird, dass der Bauteil die für spezielle Einsätze erforderlichen Drehmomente, Biegebelastungen sowie Zug- und Druckkräfte aufnehmen kann.
Claims (5)
- Gewindefurchende Schraube zum Eindrehen in vorgefertigte, also z.B. vorgebohrte, vorgegossene oder vorgestanzte Löcher in einem Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß die gewindefurchende Schraube (1) einen unrunden, z.B. trilobularen, mehreckigen oder nach Art eines Gleichdicks ausgeführten Querschnitt aufweist und mit einer zumindest einen Teil der Gewindeoberfläche (2) bedeckenden Klebstoffbeschichtung (5) versehen ist.
- Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffbeschichtung (5) streifenförmig achsparallel auf den Gewindebereich (2) aufgebracht ist.
- Schraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffbeschichtung (5) in mehreren, mit Abstand aufeinander folgenden, streifenförmigen, achsparallel verlaufenden Abschnitten aufgetragen ist.
- Schraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffbeschichtung (5) in Form eines ringförmigen Einzelabschnittes oder in Form mehrerer, in axialer Richtung mit Abstand aufeinander folgender Ringabschnitte auf den Gewindebereich aufgebracht ist.
- Schraube nach Anspruch 1 und einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffbeschichtung (5) aus einem mikroverkapselten Klebstoff besteht.
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